Mikrostruktur und Dotierung/temperaturabhängige Photolumineszenz von ZnO-Nanospears-Arrays, hergestellt durch hydrothermale Methode

Hintergrund

In jüngster Zeit sind eindimensionale Halbleiter-Nanostrukturen aufgrund ihrer Bedeutung sowohl für das Grundlagenwissen als auch für technologische Anwendungen einer der Schwerpunkte der aktuellen Forschung in Physik, Chemie und Materialwissenschaften [1]. Unter diesen Halbleiter-Nanomaterialien hat ZnO aufgrund seiner großen direkten Bandlücke von 3,37 eV bei Raumtemperatur und einer großen Exzitonenbindungsenergie von 60 meV breite Aufmerksamkeit für potenzielle Anwendungen in optoelektronischen Geräten mit kurzer Wellenlänge gefunden [2]. Noch attraktiver ist, dass nanostrukturiertes ZnO eine vielfältige Gruppe von Wachstumsmorphologien aufweist, die weit verbreitet verwendet werden können, um nanoskalige Vorrichtungen für verschiedene Anforderungen zu konstruieren. Um Bauelemente mit gewünschter Funktionalität zu entwickeln, wurden die Eigenschaften von ZnO durch verschiedene Ansätze abgestimmt [3]. Unter anderem ist die Dotierung ein effektiver Weg, um die elektronischen und optischen Eigenschaften von Materialien zu verändern oder anzupassen [2]. Für optoelektronische Anwendungen muss ZnO dotiert werden, um die idealen Eigenschaften und die Leistung des Bauelements zu erreichen [4, 5]. Es wurde durch viele Berichte bewiesen, dass die Substitution von Zn ²⁺ Ionen mit Ionen der Gruppe III (B ³⁺ , Al ³⁺ , Ga ³⁺ , und In ³⁺ ) [6,7,8] erzeugt zusätzliche Elektronen, um ZnO vom n-Typ zu erhalten. Unter diesen Dotiermitteln ist Al aufgrund seines kleinen Ionenradius und seiner geringen Kosten das am häufigsten verwendete Dotiermittel. Die Al-Dotierung im ZnO-Gitter verbessert die Konzentration der Donatoren und führt neue Energieniveaus in die Bandlücke von ZnO mit angereicherten Eigenschaften wie bessere Leitfähigkeit, hohe Transparenz, extrem stabile Feldemissionseigenschaften usw. ein. [4].

ZnO-Nanostrukturen können durch Aufdampfen oder das hydrothermale Verfahren synthetisiert werden. Mit der hydrothermalen Methode ist es möglich, gut ausgerichtete dotierte ZnO-Nanostrukturen zu bilden und deren Größe und Morphologie durch Variation der Reaktionsspezies und Synthesebedingungen zu kontrollieren [1]. Darüber hinaus ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung von ZnO-Nanostrukturen bei niedriger Temperatur mit einfacher Ausrüstung, was das Verfahren effektiver und bequemer macht. Es gab viele Berichte über Al-dotierte ZnO (AZO)-Filme oder Nanostrukturen, die durch die hydrothermale Methode synthetisiert wurden [9,10,11,12,13]. Die meisten dieser Berichte befassen sich jedoch hauptsächlich mit der Morphologiekontrolle [9, 10], den elektrischen Eigenschaften [5] und den Anwendungen in Gassensoren [11], pH-Sensoren [12] oder farbstoffsensibilisierten Solarzellen [13 ] von AZO-Nanostrukturen. Es gibt nur wenige Berichte, die sich mit den Auswirkungen der Al-Dotierung auf das Photolumineszenz(PL)-Spektrum, insbesondere die temperaturabhängigen PL-Eigenschaften, von AZO-Nanostrukturen, die durch hydrothermale Verfahren hergestellt wurden, befassen.

In dieser Studie wurden Aluminiumnitrat und Zinknitrat verwendet, um AZO-Nanostrukturen durch hydrothermale Verfahren herzustellen. Durch Einstellen des pH-Wertes der Vorläuferlösung auf 10,0 wurden die AZO-Nanospeere (Nanostäbchen mit feinen Spitzen) hergestellt. Die Al-Dotierung hat negative Auswirkungen auf die durchschnittliche Länge von AZO-Nanospears. In den PL-Messergebnissen zeigen zwei Emissionen, eine Emission nahe der Bandkante (~3,16 eV) und eine violette Emission (~2,91 eV) von AZO-Nanospeeren eine stark dotierungsabhängige und eine temperaturunabhängige Eigenschaft, während andere Emissionen zeigen ein gegenteiliges Merkmal. Die exzitonische Emission (~3,31 eV) und ihre feinen Strukturen wurden bei einem Abfall der Messtemperatur auf 10 K beobachtet und zeigen eine offensichtliche temperaturabhängige Charakteristik. Diese Ergebnisse wurden ausführlich diskutiert.

Methoden

Vorbereitung von Proben

Die AZO-Nanospeere wurden durch das hydrothermale Verfahren auf dem Glassubstrat mit einer ZnO-Keimschicht hergestellt. ZnO-Keime wurden durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt, das nachfolgend beschrieben wurde. Dann 8,76 g Zinkacetat-Dehydrat (Zn(CH₃ COO)₂ 2H₂ O) wurde bei Raumtemperatur in 80 ml Ethylenglycolmonomethylether gelöst. Als Stabilisierungsmittel wurde Monoethanolamin verwendet. Das Molverhältnis von Monoethanolamin zu Zinkacetat-Dehydrat wurde bei 1,0 gehalten. Sie wurden schnell gemischt und 120 min bei 60 °C gerührt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Lösung diente als Beschichtungssol, nachdem sie 1 Tag lang aufbewahrt worden war. Das Sol wurde dann 18 s lang bei 1500 U/min und 30 s lang bei 3000 U/min auf das Substrat schleuderbeschichtet. Nach der Schleuderbeschichtung wurden die Substrate 10 Minuten auf 150 °C erhitzt, um das Lösungsmittel zu entfernen, und dieser Vorgang wurde zweimal wiederholt. Diese wie beschichteten Filme wurden bei 500 °C für 2 h an der Luft getempert und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die beimpften Glassubstrate werden vertikal in einem 50 ml-Autoklaven aus teflonbeschichtetem Edelstahl positioniert, der 40 ml wässrige Lösungen von Zinknitrat (Zn(NO₃ )₂ , 20,0 mmol), Aluminiumnitrat (Al(NO₃ .) )_3, 0–4,8 mmol), Hexamethylentetramin ((CH₂ )₆ N₄ , 10,0 mmol) und wässrige Ammoniaklösung (NH₃ .) ·H₂ O, 0,5 ml). Also das Al(NO₃ )₃ Konzentration in den Vorläuferlösungen von 0 bis 0,12 M (M =mol/L). Der Autoklav ist luftdicht verschlossen und wird in einen Trockenschrank mit konstanter Temperatur gestellt. Die ZnO-Nanospeere wurden 1 h lang bei 368 K gebildet. Nach dem Wachstum werden die Substrate aus der Lösung genommen und mehrmals mit entionisiertem Wasser gespült und dann an der Luft bei 333 K getrocknet. Der Einfachheit halber werden AZO-Nanospeere hergestellt mit 0,0, 0,02, …, 0,12 M Al(NO₃ )₃ werden 0 M ZnO, 0,02 M AZO, … bzw. 0,12 M AZO genannt. Der Mechanismus für das Wachstum der ZnO- und AZO-Nanospeere lässt sich in den folgenden Gleichungen zusammenfassen [10, 14]:

Zn ²⁺ reagieren leicht mit OH ⁻ um löslicheres Zn(OH)₂ zu bilden Komplexe, die als Wachstumseinheit von ZnO-Nanostrukturen fungieren [3, 10, 14]. Schließlich werden ZnO-Nanospeere durch Zersetzung von Zn(OH)₄ . erhalten ²⁻ . Daher ist der Schlüsselparameter für das Wachstum von ZnO-Nanospeeren die Kontrolle der Übersättigung der Reaktanten gemäß Gl. (5). Außerdem (CH₂ )₆ N₄ spielt bei der Hydrothermalmethode eine sehr komplizierte Rolle in der Lösung und liefert OH ⁻ zum Zn ²⁺ und Al ³⁺ um hier Zn-O- bzw. Al-O-Bindungen zu bilden [15]. Dabei wurde eine Al-Dotierung des ZnO-Gitters durch Zwischengitter- und/oder Substitutionsreaktion erreicht. Da der pH-Wert der Vorläuferlösung ein wichtiger Faktor für die morphologische Kontrolle von ZnO-Nanostrukturen ist [9, 15], wurde er durch Zugabe von 0,5 mL NH₃ . auf etwa 10 verbessert ·H₂ O, um ZnO-Nanospeere zu erhalten.

Charakterisierung

Die Kristallstruktur und Morphologie der AZO-Nanospeere wurden durch Röntgenbeugung (XRD, MXP18AHF, Mark, Japan) und Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (SEM, S-4800, Hitachi, Japan) untersucht. Die durchschnittliche Länge der Nanospeere wurde mit einem Oberflächenprofilmesser (XP-1, Ambios, USA) unter Verwendung eines Linienscanmodells von der Oberfläche der Nanostrukturen bis zum Substrat gemessen. Die Zusammensetzungen wurden durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS, ESCALAB 250, Thermo-VG Scientific, USA) gemessen. Die PL-Messungen wurden an einem Spektrographen (Horiba Jobin Yvon iHR320, Frankreich) unter Verwendung eines He-Cd-Lasers (Kimmon 1K Series He-Cd-Laser, Japan) als Anregungslichtquelle durchgeführt. Die Anregungswellenlänge betrug 325 nm. Die variable Temperatur PL wurde gemessen, indem die Proben in einem Kryostaten auf die gewünschten Temperaturen heruntergekühlt wurden. Die Messtemperatur wurde von 10 bis 297 K variiert.

Ergebnisse und Diskussion

Mikrostruktur und Morphologie

Die XRD-Diffraktogramme von AZO-Nanospeeren sind in Abb. 1 dargestellt. Alle Proben haben eine hexagonale Wurtzit-Struktur mit einem bevorzugten Wachstum entlang der (002)-Orientierung [5]. Das Wachstum der AZO-Nanospeere wird durch Al(NO₃ )₃ in der Vorläuferlösung. Je höher das Al(NO₃ )₃ Konzentration ist, desto schwächer ist die Intensität der XRD-Muster. Ein solcher Einfluss auf das ZnO-Wachstum kann auf die Abnahme des pH-Werts in der Lösung aufgrund der Zugabe von Al(NO₃ .) zurückgeführt werden )₃ . Wie berichtet, ist die Alkalität der Vorstufenlösung für das Wachstum von ZnO-Nanostrukturen günstig [10]. Der pH-Wert der Vorläuferlösung ohne Al(NO₃ )₃ ist 10,16 und die der Vorläuferlösung mit 0,10 M Al(NO₃ )₃ sinkt auf 9,60. Die Abnahme des pH-Wertes ist für das Wachstum von Al-dotierten ZnO-Nanospears nachteilig und schwächt die Intensität der XRD-Peaks von AZO-Nanospears. Ein ähnliches Ergebnis wurde in [2] berichtet. Die durchschnittliche Länge von 0 M ZnO, 0,02 M AZO, …, 0,12 M AZO-Nanospeeren betrug 1370, 1263, 1190, 972, 870, 819 bzw. 740 nm, wie in Abb. 2 gezeigt. Es wird gezeigt, dass der Durchschnitt Länge der AZO-Nanospeere wurde mit zunehmendem Al(NO₃ .) verringert )₃ Konzentration. Dieses Ergebnis stimmt mit dem der XRD-Diffraktogramme überein.

Die XRD-Muster von AZO-Nanospeeren

Die durchschnittliche Länge von AZO-Nanospeeren

Die REM-Bilder von 0 M ZnO- und 0,08 M AZO-Nanospeeren sind in Abb. 3 gezeigt. Es wird gezeigt, dass AZO-Nanospeere ein regelmäßiges Aussehen als hexagonale Speere mit einer feinen Spitze haben. Die meisten AZO-Nanospeere haben einen Durchmesser von etwa 100 nm. Die durchschnittliche Länge von AZO-Nanospeeren, die ohne Al(NO₃ . hergestellt wurden )₃ ist etwa doppelt so hoch wie die von 0,08 M AZO-Nanospeeren. ZnO-Nanostrukturen wurden wegen der guten Leitfähigkeit und der hohen Kristallqualität präsentiert, von denen ein geringeres Einschaltfeld und ein höherer Emissionsstrom erwartet werden können [16]. Über solche Eigenschaften von Nanostrukturen (Nanostäbchen, Nonadrähte, Nanoblätter usw.) wurde in vielen Berichten berichtet [17,18,19]. Yang hat über die guten Feldemissionseigenschaften von undotierten ZnO- und AZO-Nanostrukturen berichtet, die bei niedriger Temperatur hydrothermal synthetisiert wurden [16]. Als ähnliche Mikrostruktur könnten ZnO-Nanospeere in unseren Berichten als potenzielle Feldemissionsmaterialien betrachtet werden.

Die REM-Bilder von 0 M ZnO- und 0,08 M AZO-Nanospeeren, a Draufsicht und b Seitenansicht von 0 M ZnO-Nanospeeren, c Draufsicht und d Seitenansicht von 0,08 M AZO-Nanospeeren

Kompositionen

Die Zusammensetzungen der AZO-Nanospeere wurden durch XPS charakterisiert. Abbildung 4 zeigt die XPS-Spektren von 0,12 M AZO-Nanospeeren. Die Gesamtübersicht zeigt die typischen Peaks von Zn, O und C. Die feinen Scans von Zn 2p, O 1s und Al 2p werden ebenfalls gemessen und in Abb. 4b–d gezeigt. Die beiden Peaks bei 1021,38 und 1044,48 eV gehören zu Zn 2p_1/2 und 2p_3/2 [20]. Der O 1s-Peak kann in drei Peaks bei 530,28, 531,41 und 532,26 eV entfaltet werden, die O gebunden an Zn, Al bzw. C zugeordnet werden können [16, 21]. Der Al 2p-Peak bei 73,9 eV ist schwach, aber in den XPS-Spektren deutlich vorhanden, was auf die Al-O-Bindungen zurückgeführt werden kann [20]. Es zeigt, dass Al durch dieses hydrothermale Verfahren in die ZnO-Matrix dotiert wurde. Die Zusammensetzung von AZO-Nanospeeren kann anhand der XPS-Daten abgeschätzt werden, die von der Oberfläche der AZO-Nanospeere gemessen wurden, aufgelistet in Tabelle 1. Es wird gezeigt, dass das Verhältnis von Al-Atomen zu anderen in AZO-Nanospeeren, die mit 0,12 M Al(NO₃ )₃ beträgt 1,29%. Das Atomverhältnis Zn/O beträgt etwa 34,25/34,66.

Die XPS-Spektren von 0,12 M AZO-Nanospeeren, a Vollspektrum, b Zn 2p, c O 1s und d Al 2p

Photolumineszenzeigenschaften

Die PL-Spektren der AZO-Nanospeere bei Raumtemperatur sind in Abb. 5 gezeigt. Alle Spektren wurden geglättet, um Rauschen zu entfernen. Die Spektren sind aus Gründen der Übersichtlichkeit vertikal versetzt. Zum Vergleich wurde das PL-Spektrum von undotierten ZnO-Stäbchen in [2] aufgetragen. In PL-Spektren von AZO-Nanospeeren wurden zwei breite Emissionspeaks beobachtet. Einer ist ein Überlappungspeak des Emissionspeaks der nahen Bandkante (NBE) und des violetten Emissionspeaks (VE), der andere ist ein breiter Deep-Level-Emissionspeak (DLE) im sichtbaren Bereich. Der DLE-Emissionspeak ist dem in [2] ähnlich. Aber die NBE-Emission bei 3,28 eV in [2], die normalerweise der Exzitonenemission zugeschrieben wurde, wird in PL-Spektren von AZO-Nanospeeren nicht beobachtet. Es wird später besprochen. Die Al-Dotierung hat unterschiedliche Auswirkungen auf den VE-NBE-Emissionspeak und den DLE-Emissionspeak. Eine offensichtliche dotierungsabhängige Charakteristik wurde beim VE-NBE-Peak beobachtet, während eine solche Charakteristik beim DLE-Peak nicht gefunden wurde. Um dies im Detail zu diskutieren, wurde die Peakanpassung von PL-Spektren von Proben (0, 0,04, 0,08 und 0,12 M) durchgeführt und in Fig. 6 gezeigt. Es ist gezeigt, dass in PL-Spektren von 0,04, 0,08 und 0,12 M-Sample, VE-NBE-Peak kann in einen VE-Peak (~2,91 eV) und einen NBE-Emissionspeak (~3,16 eV) entfaltet werden. Im PL-Spektrum von 0 M ZnO-Nanospears gibt es jedoch nur einen NBE-Emissionspeak (~3,16 eV), aber keinen VE-Peak. Während die Al-Dotierungskonzentration von 0 auf 0,12 M steigt, entsteht VE-Emission und die Intensität der VE- und NBE-Emission wird synchron erhöht. Ein Vergleich mit dem Photolumineszenzspektrum von Bulk-ZnO [22] zeigt, dass die NBE-Emission (~3.16 eV) dem Donor-Akzeptor-Paar-Übergang oder seiner Phononen-Replik zugeschrieben werden sollte [22]. Die Al-Dotierung führt zu einer Erhöhung der Donor-Akzeptor-Paarkonzentration, so dass die NBE-Emission (~3,16 eV) durch die Al-Dotierung stark erhöht wird. VE-Emission wird auch von Gang [9] und Yang [16] beobachtet. Beide Berichte nahmen an, dass die VE-Emission dem Strahlungsübergang zwischen dem Energieniveau der Defekte und dem Valenzband zugeschrieben wurde. Es wurde berichtet, dass Al-dotierende Atome in ZnO ein flacher Donor sind [23]. Da VE-Emission auftrat und durch Al-Dotierung stark verstärkt wurde, wurde angenommen, dass die „Defekte“ die Al-Dotierungsatome in ZnO sein sollten. Darüber hinaus sollte die VE-Emission dem strahlenden Übergang vom Energieniveau der Al-dotierenden Atome in das Valenzband zugeschrieben werden. Der DLE-Emissionspeak wurde in vier Komponenten eingepasst (zwei rote Emissionen bei 1,69 und 1,90 eV, zwei grüne Emissionen bei 2,16 und 2,36 eV). Diese DLE-Emissionen wurden normalerweise in PL-Spektren von ZnO-Nanostrukturen oder -Filmen beobachtet und häufig diskutiert [16, 22, 24]. Diese DLE-Emissionen wurden normalerweise den tiefen intrinsischen Defekten von ZnO (d. h. Sauerstoffleerstellen, Sauerstoffzwischenräumen und Zinkleerstellen) zugeschrieben [16, 22, 24]. In unserem Bericht hat die Al-Dotierung keine offensichtlichen Auswirkungen auf diesen DLE-Emissionspeak. Darüber hinaus gibt es bei 2,6 eV eine klare Grenze für den VE-NBE-Emissionspeak und den DLE-Emissionspeak. Auf beiden Seiten der Grenze sind die Änderungen der beiden Peaks mit der unterschiedlichen Al-Konzentration sehr unterschiedlich. Es zeigt, dass der Ursprung der beiden Peaks unterschiedlich ist. Wie oben erwähnt, nehmen wir an, dass die VE-Emission von AZO-Nanospeeren hauptsächlich den Al-Dotierungsatomen in ZnO und die DLE-Emission den intrinsischen Defekten zugeschrieben werden sollte.

Raumtemperatur-PL-Spektren von AZO-Nanospeeren. Die Spektren sind aus Gründen der Übersichtlichkeit vertikal versetzt. Das Spektrum unten in der Abbildung ist das PL-Spektrum von undotierten ZnO-Stäben in [2]

Peakanpassung von PL-Spektren von vier Proben, a 0 M ZnO, b 0,04 M AZO, c 0,08 M AZO und d 0,12 M AZO-Nanospeere

Die PL-Spektren mit variabler Temperatur von ZnO-Nanospeeren, hergestellt mit 0,08 M Al(NO₃ )₃ sind in Fig. 7 gezeigt. Um diese PL-Spektren im Detail zu diskutieren, wurde eine Peakanpassung der bei 10, 117, 207 und 267 K gemessenen PL-Spektren durchgeführt und in Fig. 8 gezeigt. In Fig. 7 gibt es eine klare Grenze bei 2,6 eV zwischen VE-NBE-Peak und DLE-Peak. Auf beiden Seiten der Grenze sind die Änderungen dieser beiden Spitzen unterschiedlich. Eine starke Temperaturabhängigkeit des DLE-Peaks wurde beobachtet. Die Intensität des DLE-Peaks nahm schnell ab, als die Temperatur von 10 auf 297 K anstieg, aber die Intensität des NBE-Emissionspeaks änderte sich geringfügig. Das Quenchen des DLE-Peaks sollte dem schnellen Anstieg der strahlungsfreien Übergangswahrscheinlichkeit mit steigender Temperatur zugeschrieben werden [25]. Wenn die Messtemperatur von 10 auf 297 K ansteigt, verschieben sich die NBE-Emissionen leicht zu niedrigeren Energien, was vermutlich auf die Wärmeausdehnung des Gitters und sich ändernde Elektron-Phonon-Wechselwirkungen und damit auf die Abnahme der Bandlücke zurückzuführen ist [26] . In Abb. 8 wurde die bei 10 K gemessene VE-NBE-Emissionsspitze in drei Komponenten eingeteilt (eine VE-Emission bei 2,91 eV und zwei NBE-Emissionen bei 3,16 und 3,31 eV). Mit steigender Messtemperatur weisen die VE-Emission bei 2,91 eV und die NBE-Emissionen bei 3,16 eV einen temperaturunabhängigen Verlauf auf. Ein ähnliches Ergebnis wurde in Cuis Berichten beobachtet [27]. Dies könnte durch den Defektstreuungseffekt in ZnO-Nanospeeren verursacht werden, der den thermischen Quenchprozess in den PL-Spektren vollständig verwischt [27]. Eine Feinstruktur wurde in der NBE-Emission beobachtet, wenn die Messtemperatur unter 57 K liegt. Ähnliche Feinstrukturen wurden in anderen Berichten bei niedriger Temperatur beobachtet [28, 29]. Die NBE-Emissionen um 3,31 eV werden üblicherweise Donor-gebundenen Exzitonen (DX), freien Exzitonen (FX) oder dem Zwei-Elektronen-Satelliten zugeschrieben [22, 30]. In den feinen Strukturen wurde eine Emission bei 3,33 eV und die andere schwache Emission bei 3,37 eV beobachtet. Diese beiden Emissionen wurden üblicherweise DX bzw. FX zugeordnet [27]. Als die Messtemperatur von 10 auf 297 k anstieg, verschwanden die feinen Strukturen und die NBE-Emission bei 3,31 eV wurde schwach, bis sie bei einer Messtemperatur von über 267 K erlosch. Dieses Ergebnis sollte auf die Exzitonenstreuung durch Defekte und das Vorhandensein eines hohen . zurückgeführt werden Die Konzentration von Defekten führt zu einem thermischen Löscheffekt in der NBE-Emission [27].

Temperaturabhängige PL-Spektren von 0,08 M AZO-Nanospears

Peakanpassung von PL-Spektren von 0,08 M ​​AZO-Nanospears, gemessen bei a 10, b 117, c 207 und d 267K

Schlussfolgerungen

AZO-Nanospeere wurden durch ein hydrothermales Verfahren hergestellt. AZO-Nanospeere wachsen bevorzugt entlang des c -Achse und haben eine feine Spitze. Die Al-Dotierung verringert die Länge von AZO-Nanospeeren. In den PL-Spektren von AZO-Nanospeeren zeigen eine NBE-Emission (~3.16 eV) und eine VE-Emission (~2.91 eV) eine stark dotierungsabhängige und eine temperaturunabhängige Charakteristik, die durch den Defektstreueffekt in ZnO-Nanospeeren verursacht werden könnte . Der DLE-Emissionspeak zeigt eine temperaturabhängige Charakteristik, die auf den schnellen Anstieg der strahlungsfreien Übergangswahrscheinlichkeit mit steigender Temperatur zurückzuführen ist. In PL-Spektren mit variabler Temperatur wurde die exzitonische Emission (~3,31 eV) und ihre feinen Strukturen beobachtet, wenn die Messtemperatur sinkt, und sie zeigt eine offensichtliche temperaturabhängige Charakteristik. Die NBE-Emission (~3,31 eV) wird gelöscht, wenn die Messtemperatur 267 K überschreitet. Die thermische Löschung dieser NBE-Emission sollte der Exzitonenstreuung durch Defekte zugeschrieben werden, und das Vorhandensein einer hohen Konzentration von Defekten führt zu einem thermischen Löscheffekt in diesem NBE Emissionen.

Abkürzungen

AZO:

Al-dotiertes ZnO

DLE:

Emission auf tiefer Ebene

DX:

Spendergebundene Exzitonen

FX:

Kostenlose Exzitonen

NBE:

Nahe der Bandkante

PL:

Photolumineszenz

SEM:

Rasterelektronenmikroskopie

VE:

Violette Emission

XPS:

Röntgenphotoelektronenspektroskopie

XRD:

Röntgenbeugung